Ученые из Московского физико-технического института и Университета Дуйсбурга-Эссена раскрыли микроскопические механизмы образования транспортных пробок. Результаты их работы могут лечь в основу улучшенных алгоритмов для беспилотного транспорта и принципиально новых методов управления дорожным движением.
Традиционно считается, что заторы возникают из-за цепной реакции резкого торможения. Однако исследователи показали, что ключевую роль играет противоположный процесс, названный «переускорением». Это поведение, при котором водитель или автопилот, попав в локальное замедление потока, стремится сильнее ускориться, чтобы вернуться к свободному движению. Ученые установили, что именно конкуренция между желанием ускориться и необходимостью адаптироваться к скорости впереди идущего автомобиля определяет, останется ли поток свободным или перейдет в затор.
Исследование опирается на теорию трех фаз транспортного потока. Согласно ей, затор формируется в два этапа: сначала свободное движение переходит в синхронизированный поток, когда машины движутся с одинаково низкой скоростью, а уже внутри него могут возникать классические движущиеся пробки.
Было обнаружено, что «переускорение» может возникать не только по воле водителя, но и как побочный эффект, например, при безопасном ускорении на полосе разгона или при перестроении. Разные механизмы такого ускорения могут усиливать друг друга, совместно поддерживая свободный поток и отодвигая момент возникновения пробки. При этом в плотном синхронизированном потоке вероятность «переускорения» резко падает, что объясняет, почему небольшое замедление может либо рассосаться, либо стать зародышем масштабного затора.
Важно, что эти микроскопические закономерности проявляются как в потоках с участием людей, так и в потоке, полностью состоящем из автомобилей с адаптивным круиз-контролем. Поэтому понимание механизмов «переускорения» необходимо для разработки алгоритмов беспилотных автомобилей и интеллектуальных транспортных систем. Это позволит создавать более эффективные и безопасные системы управления смешанным трафиком будущего.